IAA对棉花纤维发育阶段糖分代谢的调控研究

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IAA是在棉花纤维发育过程中起重要作用的激素,棉纤维的发育过程实质上也是糖代谢不断循环的过程,研究IAA调控棉纤维分化发育的机理,需要明确IAA与纤维发育过程中糖代谢的关系,以及IAA是否通过调控糖代谢来调控纤维分化发育及伸长。因此,本研究利用转iaaM基因棉花种质IF11,从内源和外源两条路径,比较不同处理(IF11有、IF11无、IF11无+IAA)、不同部位(胚珠/种仁、纤维、棉铃壳)中糖代谢相关糖分含量(蔗糖、果糖、葡萄糖)和酶活(蔗糖酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶)的动态变化,以及与IAA含量变化的关系,探索IAA对棉纤维发育阶段糖代谢的调控作用。主要结果如下:(1)初步明确了纤维发育阶段棉铃各部位各糖分含量、糖代谢相关酶活性以及IAA含量的动态变化规律。随棉纤维发育进程,可溶性糖总量在种子和纤维中呈下降趋势,在棉铃壳中呈下降-上升-下降的趋势。蔗糖酶活性在种子和纤维中呈下降趋势,在棉铃壳中呈上升-平稳-下降趋势,5-30 DPA时活性最高。蔗糖合成酶活性变化趋势均为先上升后下降的单峰曲线,种子和纤维中的峰值出现在30 DPA,棉铃壳中的峰值在20 DPA。蔗糖磷酸合成酶活性在种子中的变化趋势为上升-下降-上升,纤维中为上升-平稳-下降,棉铃壳中为上升-下降-上升-下降,种子和棉铃壳中的最高值出现在10 DPA,纤维中的最高值出现在20-30 DPA。棉铃壳IAA含量的变化趋势为下降-上升-下降,0 DPA为最高值,在30DPA出现第二个峰值。(2)研究结果发现纤维起始发育阶段增加IAA含量对可溶性糖总量的影响呈“先降低、后增加”的趋势。前期降低的糖分种类主要是蔗糖,后期蔗糖、葡萄糖、果糖含量均有增加。(3)IAA对糖代谢相关酶活性有促进作用。主要是提高了纤维中20 DPA和40 DPA时的蔗糖酶活性、蔗糖合成酶活性的峰值以及20 DPA之后的蔗糖磷酸合成酶活性,提高了种子中10-40 DPA期间蔗糖合成酶的活性和40 DPA之后蔗糖磷酸合成酶的活性,提高了棉铃壳中0 DPA和30 DPA时的蔗糖酶活性、5-40DPA期间蔗糖合成酶活性以及0-5 DPA期间的蔗糖磷酸合成酶活性。(4)IAA含量分别与纤维中的蔗糖含量和葡萄糖含量、种子中的蔗糖含量、纤维中的蔗糖合成酶活性和蔗糖磷酸合成酶活性、种子中的蔗糖合成酶活性与蔗糖磷酸合成酶活性、棉铃壳中的蔗糖酶活性和蔗糖合成酶活性间呈现显著正相关,其中与棉铃壳中的蔗糖酶活性和纤维中的蔗糖磷酸合成酶活性相关性最为紧密。
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